變頻器在煤礦提升系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：在煤礦提升系統(tǒng)中，變頻器作為特殊的低頻電源，在保持輸出頻率不變的情況下，依據(jù)外部控制信號(hào)的要求和實(shí)際的運(yùn)行速度，控制輸出電壓的大小，實(shí)現(xiàn)了礦井提升機(jī)高壓電機(jī)減速段的平穩(wěn)制動(dòng)和穩(wěn)定爬行。本文對(duì)變頻器在我礦提升系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞:變頻器  提升系統(tǒng)  
        0 引言 中國(guó)論文范文
        礦井提升電機(jī)優(yōu)越的制動(dòng)性能可以使提升機(jī)獲得平穩(wěn)、安全、可靠的制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，避免嚴(yán)重的機(jī)械磨損，防止較大的機(jī)械沖擊，減少機(jī)械部分維修的工作量，延長(zhǎng)提升機(jī)械的使用壽命。隨著礦井提升系統(tǒng)自動(dòng)化，改善提升系統(tǒng)的性能，以及提高提升設(shè)備的提升能力等的要求，對(duì)礦井交流高壓電機(jī)制動(dòng)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)的制動(dòng)，幾乎都采用動(dòng)力制動(dòng)或低頻發(fā)電機(jī)制動(dòng)的方式，動(dòng)力制動(dòng)方式只能解決制動(dòng)問(wèn)題，不能較好地解決爬行問(wèn)題，低頻發(fā)電機(jī)雖然可以較好地解決上述問(wèn)題，其整個(gè)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，使用的設(shè)備也比較多，給系統(tǒng)的維護(hù)和檢修帶來(lái)一定的不便。普通的變頻器雖然可以輸出較低的頻率，但其系統(tǒng)的建模和設(shè)計(jì)都是針對(duì)低壓電機(jī)的，所以其輸出頻率和輸出電壓間始終存在一定的比例關(guān)系，因此將其直接使用在礦井提升電機(jī)的低頻制動(dòng)和爬行中，也將造成在剛開始低頻投入時(shí)，變頻器的輸出電壓太高，制動(dòng)力矩太大，這時(shí)電機(jī)的發(fā)電狀態(tài)所反饋回變頻器的能量較大，假如變頻器的制動(dòng)電阻選擇得不太恰當(dāng)，也將造成變頻器過(guò)壓的危險(xiǎn)，長(zhǎng)時(shí)間使用，將導(dǎo)致變頻器的直流橋電容燒毀，同時(shí)在較低的頻率爬行時(shí)，為了兼顧制動(dòng)，將導(dǎo)致爬行時(shí)電機(jī)的力矩較小。
        為此，我礦依據(jù)礦井提升的實(shí)際使用要求，利用ABB公司的變頻器技術(shù)，模擬低頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，采用特殊的軟件編程，達(dá)到了在整個(gè)制動(dòng)和爬行階段，變頻器的輸出頻率都保持不變，依據(jù)預(yù)先設(shè)置的制動(dòng)曲線和實(shí)際的運(yùn)行速度，直接控制變頻器的輸出電壓，達(dá)到了理想的制動(dòng)效果。采用該特殊軟件的低頻系統(tǒng)，也能在低頻爬行時(shí)輸出較高的電壓，并且還兼顧腳踏、驗(yàn)繩等功能，完全滿足了礦井提升機(jī)的要求。
        1 系統(tǒng)的控制方式
        1.1 閉環(huán)控制 閉環(huán)控制應(yīng)用在低頻制動(dòng)階段，此時(shí)變頻器的模擬輸入信號(hào)為高壓電機(jī)的模擬速度信號(hào)，正（或反）轉(zhuǎn)信號(hào)閉合，低頻電壓輸出信號(hào)閉合，其他信號(hào)斷開。變頻器將依據(jù)低頻電壓輸出信號(hào)閉合瞬間，模擬電壓輸入信號(hào)的值折算為高壓電機(jī)高壓斷開時(shí)的瞬間速度，以及預(yù)先設(shè)置的減速曲線斜率和制動(dòng)時(shí)間，生成高壓電機(jī)低頻制動(dòng)時(shí)的速度曲線，在保持頻率不變的情況下，依據(jù)實(shí)際的速度反饋和生產(chǎn)的速度曲線，控制變頻器的輸出電壓，達(dá)到良好的制動(dòng)效果。
        1.2 開環(huán)控制 開環(huán)控制方式分為低頻爬行、腳踏制動(dòng)和腳踏驗(yàn)繩方式。低頻爬行方式：低頻爬行是在低頻制動(dòng)完成，達(dá)到爬行點(diǎn)速度后，低頻爬行信號(hào)輸入，低頻制動(dòng)完成，變頻器依據(jù)預(yù)先設(shè)定的低頻電壓輸出。腳踏制動(dòng)方式和腳踏驗(yàn)繩方式：在該兩種方式下，變頻器的輸出電壓都跟踏板帶動(dòng)的自整腳機(jī)輸出的信號(hào)成比例，由司機(jī)確定變頻器需要輸出的低頻電壓。
        2 低頻運(yùn)行系統(tǒng)控制
        我礦主井提升系統(tǒng)所采用的ACS6000系列產(chǎn)品，依據(jù)提升機(jī)低頻制動(dòng)的特殊要求內(nèi)置了特殊的應(yīng)用宏。該特殊應(yīng)用軟件的低頻輸出頻率可以在變頻器的面板上直接設(shè)置，輸出電壓依據(jù)提升機(jī)的運(yùn)行和外部信號(hào)輸入，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出電壓。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，當(dāng)提升機(jī)高壓投入，依據(jù)提升機(jī)的運(yùn)行方向輸入正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行信號(hào)，此時(shí)變頻器依據(jù)面板設(shè)置的頻率，輸出所需的低頻頻率，低頻電壓輸出處于“等待”狀態(tài)，同時(shí)變頻器依據(jù)模擬電壓的輸入值，實(shí)時(shí)記錄和監(jiān)視高壓電機(jī)的速度，當(dāng)高壓斷開瞬間，低頻輸出信號(hào)輸入，變頻器將依據(jù)此瞬間記錄的高壓電機(jī)速度，生成高壓電機(jī)低頻制動(dòng)到爬行速度的速度曲線，變頻器輸出端交流接觸器將再延時(shí)約0.5s后閉合，變頻器輸出的低頻電壓開始接入高壓電機(jī)。由于剛開始時(shí)變頻器生成的制動(dòng)曲線和電機(jī)的實(shí)際速度相差較小，變頻器輸出的電壓也較低，制動(dòng)反饋的能量也較小。同時(shí)外部的速度檢測(cè)器也將依據(jù)提升機(jī)的實(shí)際速度，逐級(jí)切除高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子上的電阻，確保具有足夠的制動(dòng)力矩。制動(dòng)階段，變頻器將實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)視高壓電機(jī)的速度，依據(jù)所生成的制動(dòng)曲線和實(shí)際速度之間的偏差，模擬低頻發(fā)電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)變頻器輸出的低頻電壓。當(dāng)高壓電機(jī)的制動(dòng)速度達(dá)到爬行速度時(shí)，爬行信號(hào)輸入，變頻器將依據(jù)預(yù)先設(shè)置的爬行電壓，直接輸出爬行所需低頻電壓。腳踏制動(dòng)和腳踏驗(yàn)繩方式時(shí)，變頻器的低頻頻率也始終保持變頻，低頻輸出電壓將依據(jù)模擬電壓輸入值的大小成比例輸出，達(dá)到所需的制動(dòng)和爬行力矩。 轉(zhuǎn)貼于中國(guó)論文范文
        3 應(yīng)用效果
        提升機(jī)變頻操控系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：①實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)；②實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，可在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)任意調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；③運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)轉(zhuǎn)差沖擊；④響應(yīng)迅速，便于實(shí)現(xiàn)集中控制和系統(tǒng)集成；⑤集信號(hào)處理、運(yùn)行控制、 電子 制動(dòng)、機(jī)械制動(dòng)、安全保護(hù)為一體，提高了設(shè)備的整體功能；⑥操作直觀簡(jiǎn)便；⑦節(jié)能率高。 中國(guó)論文范文
        我礦所采用的ABB公司的變頻器在主井（ACS6000系列產(chǎn)品）及副井（DCS600系列產(chǎn)品）提升機(jī)中得到了較佳的使用效果。在提升機(jī)下行制動(dòng)時(shí)，高壓切除，低頻電源未投入前，提升機(jī)由重物牽引自由滑行，此時(shí)提升機(jī)有少許飛速，當(dāng)?shù)皖l電壓投入后，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩迅速加大，使下行和上行一樣，均能在低頻電源投入后，提升機(jī)的制動(dòng)能完全按照預(yù)先設(shè)置的曲線運(yùn)行，達(dá)到良好的制動(dòng)效果。采用該低頻制動(dòng)方式后，與以前的動(dòng)力制動(dòng)和低頻發(fā)電機(jī)制動(dòng)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：提升效率提高，由于制動(dòng)所需時(shí)間大為縮小，所以可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率；系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，轉(zhuǎn)爬行速度平穩(wěn)；由于該變頻器的硬件為通用的變頻器硬件，同時(shí)低頻制動(dòng)投入時(shí)，變頻器的輸出電壓從最低開始，依據(jù)預(yù)先生成的曲線和實(shí)際運(yùn)行速度，緩慢提高，使低頻投入瞬間對(duì)變頻器和機(jī)械的沖擊都大為縮小，因此提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
        4 結(jié)束語(yǔ)
        因?yàn)椴捎米冾l器的提升系統(tǒng)制動(dòng)曲線非常平滑，轉(zhuǎn)爬行無(wú)任何沖擊，該變頻器置的特殊軟件是依據(jù)提升機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工礦特殊設(shè)計(jì)，因此對(duì)于不同的提升機(jī)系統(tǒng)，只需依據(jù)前述方式接線后，設(shè)置所需的參數(shù)即可，維修調(diào)試非常方便，推廣容易，同時(shí)減少了以后系統(tǒng)改造的成本，對(duì)煤礦 企業(yè) 的的 發(fā)展 有著很大的推動(dòng)作用，并更好的保證了煤礦的安全生產(chǎn)。
參考 文獻(xiàn) ：
劉文杰，白曉東，薛忠和.交－交變頻器在礦井提升機(jī)的應(yīng)用及分析.礦山機(jī)械.2001.
馮垛生.變頻器的應(yīng)用與維護(hù).廣州:華南理工大學(xué)出版社.2002.
陳湘楚.礦山運(yùn)輸與提升設(shè)備.北京:煤炭 工業(yè) 出版社.2004.轉(zhuǎn)貼于中國(guó)論文范文